Automatinė šiukšliadėžė: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Tai judesio aptikimo automatinio atidarymo šiukšliadėžė. Jis turi „Wi -Fi“ryšį ir siunčia tekstinį pranešimą, kai jis yra pilnas. Tai sukurta ECE -297DP, Masačusetso universitete - Amherst. Pagrindinis šio kurso tikslas buvo įgyti praktinės elektronikos patirties, nes jaučiau, kad esu atsilikęs nuo savo bendraamžių ir man būtų naudinga sujungti dalykus, kuriuos išmokau iš savo paskaitų, su patirtiniu darbu.

Reikalingos medžiagos:

- 1x „Arduino Uno“

- 1x ESP-8266

- 2x „Microservos“

- 2x ultragarsiniai judesio detektoriai HC-SR04

- 1x RBG šviesos diodas

- 3x 330 Ω rezistoriai

- 1x 3.3 įtampos reguliatorius

- 2x 100 uF elektrolitinis kondensatorius

- 1x 0,1 uF keraminis kondensatorius

- 1 x „Corona Extra“12 pakuočių „Longneck Bottle“alaus indas

1 žingsnis: originalūs planai ir pažanga

Semestro pradžioje neturėjau planų, ką norėčiau veikti. Į šią klasę įėjau be minties. Taigi, norėdamas pradėti, aš sukūriau lengvą būdą, kaip lėtai pereiti save į hobio elektronikos pasaulį.

Žingsniai:

1. Išmokite Arduino pagrindų

- Tai buvo padaryta laikantis „SparkFun“išradėjų vadovo, pateikiamo kartu su pradiniu rinkiniu. Tai leido man išmokti rezistorių, šviesos diodų, pjezo elementų (garso), jutimo ir bendro kodavimo naudojant „Arduino“pagrindus.

2. Pažvelkite į internetinius „pasidaryk pats“„Arduino“projektus

- Taip norėjau rasti įkvėpimo kurti kūrybingą ir naudingą elektroniką

3. Pasinaudokite įkvėpimu, kad surastumėte tai, ką norėjau padaryti

- Kadangi esu tingus žmogus ir mano draugai, su kuriais ruošiuosi ateinantį semestrą, nelabai išsivalo, nusprendžiau pasidaryti automatinę šiukšliadėžę.

Pradinis planas buvo pokalbis su vienu iš mano bendraamžių mentorių, kitu kompiuterių inžinerijos studentu Bryanu Tamu. Garsiai diskutavęs su juo kritikuodamas mano dizainą padėjo man suprasti projektavimo procesą. Procesas, kai reikia imtis problemos ir galvoti apie sprendimą, kad ir kaip tai būtų neįmanoma, ir tada diskutuoti, kaip tai padaryti. Tai mane išmokė, kad kuriant inžineriją svarbiausia yra ambicijos ir kūrybiškumas.

Iš pradžių norėjau pasidaryti šiukšliadėžę, kuri automatiškai nustatytų, kada šiukšliadėžė pilna, ir tada uždaryti arba suvynioti maišelį. Ištyręs galimus šio projektavimo būdus, supratau, kad tai toli gražu ne mano rankose. Taigi šiek tiek pakeičiau tikslą - padaryti šiukšliadėžę, kuri galėtų išsiųsti tekstą, kai jis bus pilnas.

Artėjant semestro pabaigai turėjau problemų integruodamas „WiFi“komponentą, kad galėčiau siųsti tekstą, ir buvau susirūpinęs, todėl galvojau apie kitas alternatyvas kaip signalizaciją. Žvilgtelėjau į pjezo elementus, kad galbūt išgirstu erzinantį garsą, kuris nesustotų tol, kol nebus išvežtos šiukšlės. Be to, aš pažvelgiau į šviesos diodų naudojimą, kad būtų sukurtos skirtingos spalvos, rodančios šiukšlių lygį.

Norėdami tai padaryti, reikalingi du jutikliai: vienas, kad išorė pajustų, kada ranka atsidaro virš jos, ir vienas - viduje, kad nustatytų šiukšlių lygį. Iš pradžių tik „WiFi“modulis siųs tekstą kaip pavojaus signalą, tačiau artėjant semestro pabaigai nusprendžiau pridėti lemputę ant šiukšliadėžės viršaus, kad tai patvirtintų.

Tai yra projekto projektas, kurį aš prilipau ir išgyvenau iki galo.

2 žingsnis: tyrimas

Norėdami pasiruošti šiam išbandymui, ištyriau kelis dalykus.

Pirmiausia tyrinėju bendrą būdą koduoti „Arduino“. Praktika su „SparkFun“išradėjų rinkiniu labai padėjo; pripratau prie to, kad turiu prijungti kaiščius prie „Arduino“ir kaip naudotis duonos lenta.

Tada aš ypač praktikavau servo naudojimą, nes žinojau, kad taip reikės valdyti dangtelį, kad jis suktųsi. Pirma, praktikuokite kontroliuoti jų laiką ir tada derinkite naudojimą su sąlyginėmis sąlygomis, kad galėčiau kontroliuoti, kada jie suaktyvinami.

Tada ištyriau, kokius jutiklius naudoti. Buvo dviejų tipų: ultragarso jutiklis (HC-SR04) ir infraraudonųjų spindulių jutiklis (PIR judesio jutiklis). Ultragarso jutiklis siunčia impulsą, kuris tada atmušamas ir nuskaitomas HC-SR04, apskaičiuojant laiką per šį intervalą, siekiant nustatyti atstumą tarp jo ir atšokimo vietos. Aš nusprendžiau naudoti ultragarsinį jutiklį vidiniam jutikliui, nes atstumo nustatymas būtų naudingesnis, ypač todėl, kad šiukšlės neskleidžia daug spinduliuotės. Tada nusprendžiau, kad bus lengviau naudoti HC-SR04 tiek vidiniam, tiek išoriniam jutikliui.

Tyrinėdamas apie ESP-8266, daug sužinojau apie tai, kaip veikia „wifi“. Sužinojau apie prieigos ir stoties taškus. Aš taip pat sužinojau apie žiniatinklio serverius kaip galimą variantą. Pabaigoje. ESP yra savo plokštė, kurią galima užprogramuoti visiškai atskirai „Arduino“. Taigi netgi galima sukurti visą šį projektą tik naudojant jį. Norėdami užprogramuoti ESP, aš prijungiau jį prie „Arduino“ir prijungiau GND „Arduino“, kad išjungčiau, kad jis būtų išjungtas ir kad jis veiktų kaip komunikatorius tarp ESP ir USB kabelio.

Tada sužinojau, kad galiu priversti ESP veikti kaip klientas, norintis pasiekti ar paprašyti duomenų iš svetainės. Žinodamas tai, aš panaudojau IFTTT.com svetainę, norėdamas sukurti programėlę, kuri sujungtų žiniatinklio kabliukus su SMS žinutėmis, kad įvykis būtų suaktyvintas (kai klientas prašo duomenų iš tam tikro URL, jis atsiųstų tekstą).

Kitas dalykas, kurį tyrinėjau, buvo įtampos reguliatoriai, diodai ir rezistoriai. Reikėjo rezistorių, kad šviesos diodas prijungtų šviesos diodą prie „Arduino“. Diodai ir įtampos reguliatoriai buvo galimi ESP-8266 maitinimo sprendimai, nes jis griežtai reikalauja 3,3 V Vcc. Įtampos reguliatorius buvo lengviausias sprendimas. Nors „Arduino“yra 3,3 V parinktis, aš tai supratau kaip galimybę sužinoti daugiau.

Po to aš sužinojau apie kondensatorius, nes jie yra būtini veikiančiam įtampos reguliatoriui. Kondensatoriai padeda išlyginti įtampą, jei ji per daug „atšoka“ar „žagsulys“. Įtampos reguliatoriams įprasta nustatyti 2 elektrolitinius ir 1 keraminius kondensatorius.

Dauguma tyrimų bandė derinti mano kodą, nes jį darant buvo daug klaidų.

3 žingsnis: Sunkumai ir kaip aš juos įveikiau

Dauguma sunkumų semestro pradžioje buvo tiesiog tai, kad buvau nepatyręs. Anksčiau net negalvojau ką nors statyti, todėl bijojau būti per daug ambicingas arba per paprastas. Štai kodėl taip ilgai atidėliojau idėjos pasirinkimą.

Tai įveikti neabejotinai padėjo pokalbis su vyresniuoju, kuris turėjo patirties. Bryanas sugebėjo kritikuoti mano idėjas ir pasakyti, kurios iš jų eina teisinga linkme, o kurios - netinkama. Jis padėjo man suprasti, kad turiu atsižvelgti į savo įgūdžių lygį, turimus išteklius ir laiko valdymą.

Laiko valdymas man taip pat buvo labai sunkus. Jau žinau, kad turiu silpnybių, susijusių su laiko valdymu, juolab kad šis semestras buvo neįtikėtinai sausas, nes buvau perkrautas 21 kreditu.

Buvo laikai, kai turėjau paaukoti darbą ties savo projektu, tačiau norėdamas tai įveikti, savaitgaliais bent vieną valandą tyrimų skyriau darbui prie projekto, o kas antrą savaitę savaitgaliais - eiti į M5 dirbti.

Kitas sunkumas, kurį turėjau, buvo tai, kad neturėjau žinių apie daugelį dalių. Nežinojau, kaip jie veikia ar kokie laidai kur jungiasi. Norėdami tai įveikti, sužinojau vertingą duomenų lapų paieškos internete pranašumą, kuris padėjo man suprasti, kokia reikiama įtampos įvestis ir kur reikia prijungti VCC, GND ir įvestis. Pamenu, konkrečiai dirbau bandydamas prijungti servo prie judesio detektorių ir buvau nusivylęs, nes servo visai neveikė.

Tai paskatino mane išbandyti įvairius servus, tikėdamasi, kad su jais kažkas negerai. Tačiau jie vis tiek neveikė, o tai reiškia, kad tai turėjo būti mano laidai arba mano kodas. Tada aš bandžiau naudoti išorinį maitinimo šaltinį, prijungdamas servo prie 4 AA baterijų, nes skaičiau, kad kartais kompiuterio USB gali nesuteikti pakankamai įtampos, kad jas maitintų. Galiausiai nusprendžiau tiesiog pažvelgti į duomenų lapą ir supratau, kad tai buvo tik todėl, kad mano laidai visą laiką buvo neteisingi.

Sunkiausia mano kliūtis buvo bandymas integruoti „WiFi“komponentą į „Arduino“. Aš internete ieškojau daugybės vadovėlių ir tiesiog supratau programavimą, nes man buvo sunku tai suvokti. Tačiau viena konkreti svetainė man padėjo ir supažindino su IFTTT. Aš tikėjau, kad pasiekiau pergalę, tačiau nesupratau, kad lentos yra atskiros, ir galų gale programavau lentas kitu kodu. Savaitę buvau įstrigęs bandydamas išsiaiškinti, kaip juos prijungti, bet internetas nepadėjo. Norėdami įveikti šią kliūtį, pagaliau paprasčiausiai paprašiau daktaro Mallocho pagalbos. Esu labai išdidus žmogus ir linkęs viską daryti vienas. Tačiau jis man anksčiau padėjo, tačiau tai nebuvo didelė problema, o diskusija apie galimus būdus, kaip kreiptis į savo projektą. Tiesiog paprašęs daktaro Mallocho iškart išsprendė mano ESP-8266 integravimą.

Šis projektas padėjo mane pastatyti į savo vietą ir suvokti, kad turėčiau daugiau dirbti ir prašyti žmonių pagalbos, nes inžinerija yra ne solo projektas, o komandos dinamika.

4 veiksmas: M5 pakeitimai, padedantys supaprastinti mokymosi procesą

Šį pusmetį M5 man buvo fantastiška priemonė. Tai jau suteikia daug išteklių naujiems tyrinėtojams ir patyrusiems veteranams.

Manau, kad M5 galėtų padėti supaprastinti mokymosi procesą, surengdamas daugiau seminarų įvairesnėmis temomis ir paskelbdamas apie juos daugiau. Aš vos girdėjau apie dirbtuves, kurios vyko M5, ir vienintelės, apie kurias žinojau, buvo litavimo dirbtuvės.

Taip pat praverstų kiti seminarai, tokie kaip „Kaip pradėti kurti“arba „Kaip naudotis 3D spausdintuvu“. Galbūt jie turi šiuos seminarus, bet aš niekada negalėjau apie juos išgirsti.

5 žingsnis: ką aš baigiau

Galėjau padaryti automatinę šiukšliadėžę

Tačiau dar svarbiau, kad išmokau laiko valdymo svarbą, kaip sukurti grandines ir naudoti elektronines dalis. Sužinojau apie „Arduino“, bangas ir jutimą, rezistorius, lentas, „WiFi“, ESP-8266, žiniatinklio serverius, įtampos reguliatorius, diodus ir tt. Įgyti praktinio lygio supratimą apie elektroniką ir grandines.

Tai taip pat sukėlė manyje kūrybinę ugnį, nes kuriant šį projektą, nors kartais labai vargindavo, tai buvo labai smagu ir naudinga. Pagaliau suprasti, kaip dalis veikia, arba pasiekti, kad kodas veiktų taip, kaip norėjau, buvo verta valandų pakeitimų ir pakeitimų, kuriuos turėjau padaryti. Tai padėjo man suprasti, kad aš noriu tai padaryti. Semestro pradžioje dvejojau dėl elektros ir kompiuterių inžinerijos, nes neturėjau patirties, kad galėčiau žinoti, ar man tai patinka, ar ne. Pavyzdžiui, kaip kas nors nežino, ar jam patinka sportas, vaizdo žaidimas ar hobis, nebent jis to išbando.

Didžiausias mano pasiekimas buvo tai, kad galėjau užtikrintai pasakyti, kad noriu tęsti elektros ir kompiuterių inžineriją.

6 žingsnis: kaip kažkas kitas galėtų sekti mano pėdomis

Jei kas nors yra toje pačioje situacijoje, kurioje buvau semestro pradžioje, rekomenduočiau atlikti tuos pačius veiksmus, kuriuos aprašiau „Orignal Plans and Progression“. Tai tikrai padėjo man pamažu išskirti tai, kuo domiuosi ir ką galiu padaryti.

Tiksliau, šiam projektui toliau aprašysiu, kaip jį sukurti.

1 žingsnis: Eikite į IFTTT.com, užregistruokite savo telefono numerį ir sukurkite programėlę. Pasirinkite „jei“, jei norite, kad tai būtų žiniatinklio kablys, o „tas“- SMS. Kai jis bus sukurtas, paieškos laukelyje ieškokite „Maker Webhooks“ir spustelėkite dokumentus. Užpildykite informaciją savo įvykio pavadinimu ir nukopijuokite URL. Tai URL, kurį naudosite apačioje esančiam ESP-8266 kodui.

1 veiksmas: prijunkite ESP-8266 taip:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Tada prijunkite „Arduino“GND prie „Reset“, kad jį išjungtumėte.

2 veiksmas: įveskite kodą apačioje ir įkelkite jį į ESP-8266 (pirmiausia atsisiųskite esp-8266 plokštę į IDE). Tada atjunkite ESP-8266.

3 žingsnis: Prijunkite servo prie „Arduino“kaiščio 8 ir 9

4 žingsnis: Prijunkite pirmąjį HC-SR04 jutiklį prie 10 ir 13 kaiščių (atitinkamai trigeriui ir aidui). Tada prijunkite antrąjį prie 11 ir 12 kaiščių (vėl atitinkamai trig ir aidas).

5 veiksmas: prijunkite RGB šviesos diodą prie 4 (raudona), 5 (žalia) ir 6 (mėlyna) kaiščių.

6 veiksmas: prijunkite GPIO2 prie 2 kaiščio

7 veiksmas: įveskite kodą apačioje (ECE_297_DP) ir įkelkite jį į „Arduino“.

8 žingsnis: Raskite seną perdirbto alaus dėžutę ir kartono gabalėlį dangteliui. Karštas klijais popsicle prilimpa prie servo, o po to karštai klijuokite servo prie roboto vidinės pusės iš kiekvienos pusės. Užklijuokite dangtelį prie popsicle lazdelių. Priklijuokite du jutiklius prie dangčio (viduje yra šiukšlės (11 ir 12 kaiščiai), išorėje - judesys) (10 ir 13 kaiščiai). Užklijuokite laidus už dėžutės, kad paslėptumėte bjaurius laidus.

7 žingsnis: ką aš darysiu toliau

Vykdydamas projektą, turėjau keletą idėjų, be šviesos diodo, įdiegti garso signalą. Kadangi ESP-8266 veikiau, nusprendžiau to nedaryti. Tačiau jei žengčiau į priekį, būtų įdomu vieną pridėti ir erzinti žmones išvežti šiukšles.

Be to, būčiau norėjęs dirbti su tikslesniu projektu, nes tai dažniausiai yra koncepcinio projekto įrodymas. Jei norėčiau judėti į priekį, būčiau naudojęs tikrą šiukšliadėžę arba didesnį plastikinį konteinerį. Be to, norėčiau būti efektyvesnis naudojant laidus, nes jie yra labai nepatogūs.

Viena alternatyva ESP-8266, kurią nagrinėjau, kai nerimavau, kad nepavyks jo integruoti, naudojant „Bluetooth“modulį. Mano draugas Šonas man buvo minėjęs, kad anksčiau jis buvo sukūręs projektą, kuriame turėjo siųsti savo projekto duomenis į savo telefoną ir naudoti „Bluetooth“modulį. Jis sakė, kad tai buvo gana lengva. Tačiau aš pradėjau veikti „WiFi“modulį, kol neatlikau jokio rimto detektyvo darbo. Manau, būtų įdomu pamatyti, kur tas kelias mane būtų nuvedęs.

Išskyrus tai, aš norėčiau įgyvendinti „automatinio šiukšlių maišo įvyniojimo“dalį, tačiau tai vis dar nepatenka į mano lygą. Galbūt ateityje aš dar kartą peržiūrėsiu šį projektą ir pabandysiu jį padaryti efektyvesnį.